Ecological aspects of the floral structure and flowering in Pulsatilla species

Warianty tytułu

PL

Ekologiczne cechy struktur kwiatowych i kwitnienie gatunków z rodzaju Pulsatilla

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In terms of flowering ecology, Pulsatilla flowers are classified as “pollen flowers” producing inconsiderable amounts of nectar. The aim of this study was to assess the length of the flowering period in Pulsatilla slavica and P. vulgaris and to investigate the structure of the epidermis of the perianth and generative elements of their flowers. Special focus was placed on the structure of hairs and the distribution of stomata. The weight of nectar released by the flowers of the two Pulsatilla species and the content of sugars in the nectar was also evaluated. In SE Poland, both species flowered for similar periods between the second half of April and the first half of May. The flower life-span of both was determined to be 9–14 days. The lower part of each sepal was observed to be covered by long hairs having cellulose-pectin cell walls of varying thickness. Hairs present on the pistil style are thinner; they may provide some protection against cold and can play a role of a secondary pollen presenter for insects. The bowl-shaped structure of the perianth and the nature of the adaxial surface of the sepal epidermis may facilitate reflection of sunlight into the inner parts of the flower, which may contribute to an elevation of the intraflower temperature. This is particularly important for the functionality of the ovary. The surface of the hairs was seen to be covered by a cuticle ensuring water impermeability. Flowers are visited by honeybees, bumblebees, butterflies, and ants, for which nectar and pollen are the main attractants. Ants, which are regarded as illegitimate flower visitors, were found to cause damage to the androecium. The number of fruits produced in the flowers of both Pulsatilla species was lower than 50% of the number of pistils.

PL

Z punktu widzenia ekologii kwitnienia kwiaty Pulsatilla zaliczane są do kwiatów pyłkowych, które wytwarzają niewielkie ilości nektaru. Celem badań było określenie długości kwitnienia Pulsatilla slavica i Pulsatilla vulgaris oraz analiza budowy okwiatu i elementów generatywnych w aspekcie ekologii zapylania. Szczególną uwagę zwróciliśmy na budowę włosków i występowanie aparatów szparkowych. Określiliśmy również masę nektaru wydzielanego przez kwiaty dwu gatunków Pulsatilla oraz zawartość cukrów w nektarze. Badane gatunki kwitną w zbliżonych terminach od drugiej dekady kwietnia do pierwszej dekady maja. Długość życia ich kwiatów wynosi 9–14 dni. Występujące na dolnej powierzchni listków okwiatu długie włoski mają celulozowo-pektynowe ściany komórkowe o zróżnicowanej grubości. Włoski zlokalizowane na szyjce słupka są cieńsze i służą prawdopodobnie jako ochrona przed chłodem oraz mogą stanowić wtórny prezenter pyłkowy. Miseczkowaty kształt okwiatu i budowa powierzchni doosiowej epidermy listków okwiatu mogą umożliwiać odbicie promieni słonecznych do środkowej części kwiatu i skutkować podwyższeniem temperatury w jego wnętrzu. Jest to szczególnie ważne dla funkcjonowania zalążni. Powierzchnię włosków pokrywa kutykula, co czyni je nieprzepuszczalnymi dla wody. Kwiaty odwiedzane są przez pszczołę miodną, trzmiele, motyle i mrówki, dla których istotnym atraktantem jest nektar i pyłek. Mrówki zaliczane do nieuprawnionych owadów odwiedzających kwiaty powodowały uszkodzenia pręcikowia. Stwierdziliśmy, że liczba powstających owoców w kwiatach dwóch gatunków Pulsatilla wynosi mniej niż 50% w stosunku do liczby słupków w kwiecie.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Agrobotanica
• Rocznik: 2017
• Tom: 70
• Numer: 3
• Opis fizyczny: Article 1715 [16p.], fig.,ref.

Twórcy

Bibliografia

• 1. Szweykowska A, Szweykowski J, editors. Słownik botaniczny. Warszawa: Wiedza Powszechna; 2003.
• 2. Wilford R. Full of Easter promise [Internet]. 2011 [cited 2017 Aug 25]. Available from: http://www.kew.org/sites/default/files/assets/KPPCONT_032155_Primary.pdf
• 3. Grabowska B, Kubala T. Encyklopedia bylin. Poznań: Zysk i S-ka; 2012.
• 4. Mirek Z, Piękoś-Mirek H, Zając A, Zając M. Flowering plants and pteridophytes of Poland. A checklist. Cracow: W. Szafer Institute of Botany, Polish Academy of Sciences; 2002. (Biodiversity of Poland; vol 1).
• 5. Piękoś-Mirkowa H, Mirek Z. Atlas roślin chronionych. Warszawa: MULTICO Oficyna Wydawnicza; 2003.
• 6. Łaska G, Sienkiewicz A, Piotrowska-Niczyporuk A. Study on HPLC fingerprint characteristic of Pulsatilla patens (L.) Mill. Planta Med. 2016;82(1 suppl):261. https://doi.org/10.1055/s-0036-1596401
• 7. Kugler H. Blütenökologie. Stuttgart: Gustav Fisher Verlag; 1970.
• 8. Proctor M, Yeo P. The pollination of flowers. London: Collins; 1975.
• 9. Whitney HM, Glover BJ. Morphology and development of floral features recognised by pollinators. Arthropod Plant Interact. 2007;1:147–158. https://doi.org/10.1007/s11829-007-9014-3
• 10. Willmer P. Pollination and floral ecology. Princeton, NJ: Princeton University Press; 2011. https://doi.org/10.1515/9781400838943
• 11. Knutson RM. Flowers that make heat while the sun shines. Keeping Warm. 1981;75–80.
• 12. Ruszkowski A. Rośliny pokarmowe i znaczenie gospodarcze niektórych trzmieli z podrodziny Agrobombus Vogt. Pamiętnik Puławski. 1974;58(suppl):5–26.
• 13. Ruszkowski A, Żak B. Taśma pokarmowa ważniejszych gatunków trzmieli (Bombus Latr.) oraz możliwości ich rozmnażania. Pamiętnik Puławski. 1974;58(suppl):27–98.
• 14. Torvik SE, Borgen L, Berg RY. Aspects of reproduction in Pulsatilla pratensis in Norway. Nord J Bot. 1998;18:385–391. https://doi.org/10.1111/j.1756-1051.1998.tb01515
• 15. Huang SQ, Takahashi Y, Dafni A. Why does the flower stalk of Pulsatilla cernua (Ranunculaceae) bend during anthesis? Am J Bot. 2002;89:1599–1603. https://doi.org/10.3732/ajb.89.10.1599
• 16. Szklanowska K, Strzałkowska M, Łuczywek R. Kwitnienie, pylenie i oblot przez pszczołę miodną trzech gatunków sasanki (Pulsatilla Mill.). Annales Universitatis Mariae Curie- Skłodowska. Sectio EEE: Horticultura. 2003;12:59–66.
• 17. Weryszko-Chmielewska E, Sulborska A. Staminodial nectary structure in two Pulsatilla (L.) species. Acta Biol Crac Ser Bot. 2011;53(2):94–103. https://doi.org/10.2478/v10182-011-0032-1
• 18. Strzałkowska-Abramek M, Jachuła J, Dmitruk M, Pogroszewska E. Flowering phenology and pollen production of three early spring Pulsatilla species. Acta Scientiarum Polonorum. Hortorum Cultus. 2016;15(6):333–346.
• 19. Jürgens A, Dötterl S. Chemical composition of anther volatiles in Ranunculaceae: genera specific profiles in Anemone, Aquilegia, Pulsatilla, Ranunculus, and Trollius species. Am J Bot. 2004;91(12):1969–1980. https://doi.org/10.3732/ajb.91.12.1969
• 20. Szentpéteri JL, Szente S, Szegő B, Stranczinger S. Morphological studies and taxonomic review of Preonathus (Ranunculaceae). Acta Bot Hung. 2008;50(3–4):407–415. https://doi.org/10.1556/ABot.50.2008.3-4.17
• 21. Luzar N, Gottsberger G. Flow heliotropism and floral heating of five alpine plant species and the effect on flower visiting in Ranunculus montanus in the Austrian Alps. Arct Antarct Alp Res. 2001;33(1):93–99. https://doi.org/10.2307/1552282
• 22. Jabłoński B. Ogródek pszczelarski. Puławy: Instytut Sadownictwa i Kwiaciarstwa w Skierniewicach, Oddział Pszczelnictwa w Puławach; 1994.
• 23. Johansen DA. Plant microtechnique. New York, NY: McGraw Hill; 1940.
• 24. Jensen WA. Botanical histochemistry: principles and practice. San Francisco, CA: Freeman; 1962.
• 25. O’Brien TP, Feder N, McCully ME. Polychromatic staining of plant cell walls by Toluidine Blue O. Protoplasma. 1964;59(2):368–373. https://doi.org/10.1007/BF01248568
• 26. Feder N, O’Brien TP. Plant microtechnique: some principles and new methods. Am J Bot. 1968;55:123–142. https://doi.org/10.2307/2440500
• 27. Broda B. Metody histochemii roślinnej. Warszawa: Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich; 1971.
• 28. Dyakowska J. Podręcznik palynologii – metody i problemy. Warszawa: Wydawnictwa Geologiczne; 1959.
• 29. Jabłoński B, Kołtowski Z. Wpływ wielokrotnego pobierania nektaru z kwiatów na ilość zebranych cukrów. Pszczelnicze Zeszyty Naukowe. 1991;35:91–95.
• 30. Lipiński M. Pożytki pszczele, zapylanie i miododajność roślin. Warszawa: Powszechne Wydawnictwo Rolnicze i Leśne; 2010.
• 31. Żuraw B, Denisow B. Biologia kwitnienia i pylenie kwiatów z rodzaju Helleborus L. Annales Universitatis Mariae Curie-Skłodowska. Sectio EEE: Horticultura. 2002;10:45–50.
• 32. Rysiak K, Żuraw B. The biology of flowering of winter aconite (Eranthis hyemalis (L.) Salisb.). Acta Agrobot. 2011;64(2):25–32. https://doi.org/10.5586/aa.2011.014
• 33. Denisow B, Antoń S, Wrzesień. M. Morphology of Anemone sylvestris L. flower (Ranunculaceae). Acta Bot Croat. 2016;75(1):74–80. https://doi.org/10.1515/botcro-2016-0009
• 34. Maurizio A, Grafl I. Das Trachtpflanzenbuch. München: Ehrenwirth Verlag; 1969.
• 35. Proctor M, Yeo P, Lack A. The natural history of pollination. London: Harper Collins; 1996.
• 36. Denisow B, Bożek M. Blooming biology and pollen abundance of Anemone japonica Houtt. – Anemone × hybrida hort. Acta Agrobot. 2006;59(1):139–146. https://doi.org/10.5586/aa.2006.014
• 37. Szklanowska K. Pollen flows of crowfoot family (Ranunculaceae L.) from some natural plant communities. In: Banaszak J, editor. Changes in fauna of wild bees in Europe. Bydgoszcz: Pedagogical University; 1995. p. 201–209.
• 38. Denisow B, Żuraw B. Wydajność pyłkowa czterech gatunków pełnika (Trollius L.). Annales Universitatis Mariae Curie-Skłodowska. Sectio EEE: Horticultura. 2003;13:85–92.
• 39. Denisow B, Wrzesień M, Cwener A. Pollination and floral biology of Adonis vernalis L. (Ranunculaceae) – case study of threatened species. Acta Soc Bot Pol. 2014;83(1):29–37. https://doi.org/105586/asbp/2014.001
• 40. Denisow B, Wrzesień M. Does vegetation impact of the population dynamics and male function in Anemone sylvestris L. (Ranunculaceae)? A case study on three natural populations of xerothermic grasslands. Acta Soc Bot Pol. 2015;84(2):197–205. https://doi.org/10.5586/asbp.2015.017
• 41. Dobson HEM, Bergström J, Bergstrom G, Groth I. Pollen and flower volatiles in two Rosa species. Phytochemistry. 1987;26:3171–3173. https://doi.org/10.1016/S0031-9422(00)82464-4
• 42. Dobson HEM, Bergström G. The ecology and evolution of pollen odors. Plant Syst Evol. 2000;222:63–87. https://doi.org/10.1007/BF00984096
• 43. Pacini E, Hesse M. Pollenkitt – its composition, forms and functions. Flora. 2005;200(5):399–415. https://doi.org/10.1016/j.flora.2005.02.006
• 44. Kohlmünzer S. Farmakognozja. Podręcznik dla studentów farmacji. Warszawa: Wydawnictwo Lekarskie PZWL; 2016.
• 45. Kong Y, Sun M, Pan H, Zhang Q. Composition and emission rhythm of floral scent volatiles from eight lily cut flowers. J Am Soc Hortic Sci. 2012;137(6):376–382.
• 46. Farré-Armengol G, Filella I, Llusia J, Peñuelas J. Floral volatile organic compounds: between attraction and deterrence of visitors under global change. Perspect Plant Ecol Evol Syst. 2013;15:56–67. https://doi.org/10.1016/j.ppees.2012.12.002
• 47. Kevan PG. Sun-tracking solar furnaces in high arctic flowers: significance for pollination and insects. Science. 1975;189:723–726. https://doi.org/10.1126/science.189.4204.723
• 48. Heinrich B. Insect foraging energetics. In: Jones CE, Little RJ, editors. Handbook of experimental pollination biology. New York, NY: Van Nostrand Reinhold; 1993. p.187–214.
• 49. Erhardt A. Pollination of the edelweiss Leontopodium alpinum. Bot J Linn Soc. 1993;111:229–240. https://doi.org/10.1111/j.1095-8339.1993.tb01900.x
• 50. Erbar C, Leins P. Portioned pollen release and the syndromes of secondary pollen presentation in the Campanulales-Asterales complex. Flora. 1995;190:323–338. https://doi.org/10.1016/S0367-2530(17)30673-4
• 51. Weryszko-Chmielewska E, Bartyś E. Obfitość pylenia trzech gatunków z rodzaju Campanula oraz morfologia prezentera pyłkowego C. rapunculoides L. Bibliotheca Fragmenta Agronomica. 1999;6:183–188.
• 52. Weryszko-Chmielewska E, Chwil M. Morfologia prezentera pyłkowego i polimorfizm ziaren pyłku Taraxacum officinale F. H. Wigg. Acta Agrobot. 2006;59(2):109–120. https://doi.org/10.5586/aa.2006.066
• 53. Pacini E, Hesse M. Cytophysiology of pollen presentation and dispersal. Flora. 2004;199:273–285. https://doi.org/10.1078/0367-2530-00156
• 54. Kehl K, Erikson EH. Floral structure of Lesquerella fendleri. Ind Crops Prod. 1995;4:213–217. https://doi.org/10.1016/0926-6690(95)00034-A
• 55. Fahn A. Ultrastructure of nectaries in relation to nectar secretion. Ann Mo Bot Gard. 1979;79:46–52. https://doi.org/10.2307/2442240
• 56. Davis AR, Peterson RL, Shuel RW. Anatomy and vasculature of the floral nectaries of Brassica napus (Brassicaceae). Can J Bot. 1986;64:2508–1516. https://doi.org/10.1139/b86-333
• 57. Weryszko-Chmielewska E. Mikromorfologia kwiatów ruty zwyczajnej (Ruta graveolens L.). Annales Universitatis Mariae Curie-Skłodowska. Sectio EEE: Horticultura. 2003;13:45–51.
• 58. Whitney H, Chittka L. Warm flowers, happy pollinators. Biologist. 2007;54(2):154–159.
• 59. Bernardello G. A systematic survey of floral nectaries. In: Nicolson SW, Nepi M, Pacini E, editors. Nectaries and nectar. Dordrecht: Springer; 2007. p. 19–122. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-5937-7_2
• 60. Barth FG, Biederman-Thorson MA. Insects and flowers – the biology of a partnership. 2nd ed. Princeton, NJ: Princeton University Press; 1991.
• 61. Antoń S, Denisow B. Nectar production and carbohydrate composition across floral sexual phases: contrasting patterns in two protandrous Aconitum species (Delphinieae, Ranunculaceae). Flora. 2014;209(9):464–470. https://doi.org/10.1016/j.flora.2014.07.001

Identyfikatory

DOI

10.5586/aa.1715